利用AB-QTL法定位江西东乡野生稻中的高产基因

以江西东乡普通野生稻为供体亲本，在桂朝2号的遗传背景下构建了一套高代回交群体，并用AB－QTL分析法进行了QTL分析，通过对BC4F1的基因型分析和BC4F2的株高、产量及产量构成因素的调查，共检测到52个QTL。在第2和11染色体上发现的2个高产QTL（来自东乡野生稻）分别能使桂朝2号单株产量增加25．9％和23．2％，其中第2染色体上的高产QTL的贡献率达16％，是一个主效基因。     

利用目标区段剩余杂合系进行大豆开花期QTL的验证和精细定位

以成熟期Ⅴ组的Essex为母本, Ⅱ组的ZDD2315为父本和轮回亲本, 创建114个单株的BC1F1群体; 采用250个SSR标记, 通过MAPMAKER3.0构建遗传图谱, 覆盖大豆基因组2963.5 cM. 采用WinQTLCart 2.5, IciMapping 2.0, MapQTL 5.0以及QTLnetwork 2.0共4种软件的6种遗传统计模型对BC1F3家系的开花期表型数据, 共检测到9个控制开花期的QTL. 6个能被至少两种模型检测到; 3个只被一种模型检测到, 其中Flwdt7定位在C2连锁群的Satt643和Sat_213之间, 置信距33.8 cM, 贡献率11.0%. 为验证此结果, 从BC1F5家系中选择该区间附近标记杂合单株, 经自交建立5个剩余杂合系(RHL), 分别在7个位点上有分离. 在检测遗传背景相对一致后将分离位点相同的合并, 采用JoinMap®3.0构建该区段子图谱. 用QTLnetwork 2.0 NWIM将Flwdt7定位在邻区间Satt277~Satt489, 离两侧标记的距离分别为1.40和0.45 cM, 置信距缩短为2.7 cM, 贡献率上升为36.8%. 再用RHL标记等位变异分组差异显著性分析和目标区间近等基因系分析等方法验证了该结果. 多种模型全基因组QTL初扫描基础上的目标区段剩余杂合系定位是一种有效的精细定位策略.     

利用目标区段剩余杂合系进行大豆开花期QTL的验证和精细定位

以成熟期Ⅴ组的Essex为母本,Ⅱ组的ZDD2315为父本和轮回亲本,创建114个单株的BC1F1群体;采用250个SSR标记,通过MAPMAKER3.0构建遗传图谱,覆盖大豆基因组2963.5 cM.采用WinQTLCart 2.5,IciMapping 2.0,MapQTL 5.0以及QTLnetwork 2.0 共4种软件的6种遗传统计模型对BC1F3家系的开花期表型数据,共检测到9个控制开花期的QTL.6个能被至少两种模型检测到;3个只被一种模型检测到,其中Flwdt7定位在C2 连锁群的Satt643和Sat_213之间,置信距33.8 cM,贡献率11.0%.为验证此结果,从BC1F5 家系中选择该区间附近标记杂合单株,经自交建立5个剩余杂合系(RHL),分别在7个位点上有分离.在检测遗传背景相对一致后将分离位点相同的合并,采用JoinMap  3.0构建该区段子图谱.用QTLnetwork 2.0 NWIM将Flwdt7定位在邻区间Satt277~Satt489,离两侧标记的距离分别为1.40和0.45 cM,置信距缩短为2.7 cM,贡献率上升为36.8%.再用RHL 标记等位变异分组差异显著性分析和目标区间近等基因系分析等方法验证了该结果.多种模型全基因组QTL初扫描基础上的目标区段剩余杂合系定位是一种有效的精细定位策略.     

水稻紫色种皮基因Pb的精细定位与候选基因分析

紫米因其种皮内花色素苷的沉积而着色.控制种皮着色的Pb基因位于水稻第4染色体,紫色种皮对白色种皮呈显性.本研究利用培矮64S(白米)×豫南黑籼糯(紫米)和培矮64S×川黑糯(紫米)两个F2分离群体对Pb基因进行了精细定位.首先用SSR标记将Pb基因初步定位在距微卫星位点RM3820下游0.79cM的位置.然后,通过在候选区域内发展高密度的InDel标记和CAPS标记,将Pb基因限定在两个InDel标记RID3与RID4之间25kb范围以内.在该区段内,TIGR水稻基因组(R.5)标有两个注释基因:一个为与玉米Lc基因同源的Ra,为控制花色素苷代谢的Myc类转录因子;另一个为与拟南芥TT8同源的bhlh16,也与植物色素代谢有关.根据两者的性质和前人相关研究结果,推测Pb与Ra实为同一个基因.序列分析结果表明,与白米品种培矮64S,9311(籼)和日本晴(粳)相比,豫南黑籼糯和川黑糯中Ra基因第7外显子存在一个GT缺失.根据GT缺失发展了一个CAPS标记CAPSRa,并对两个F2分离群体和100余份水稻品种进行分析.结果发现,所有F2白米单株以及所有白米(n=63)和红米(n=23)品种的CAPSRa基因型与培矮64S相同,而所有紫米品种(n=20)与豫南黑籼糯和川黑糯相同.据此推测,水稻紫色种皮性状可能由Ra基因第7外显子内的GT缺失引起.     

混合群体连锁不平衡的衰减速率与基因定位

鉴于混合群体的连锁不平衡分析在实现致病突变基因高解析度定位研究中的重要理论意义与应用前景, 为准确确定群体的混合比例, 进而实现基因高解析度定位中遗传重组率的精确估计, 以无选择、无突变的无限随机交配群体为对象, 分析了利用单倍型频率估计群体混合比例的误差, 建议采用随群体进化相对稳定的基因频率来估计群体的混合比例; 提出了利用混合群体连锁不平衡值的非线性部分随群体进化的衰减速率来估计基因间重组率的理论与方法. 理论研究和模拟实验结果表明, 初始群体在相关座位2的基因频率差异愈大, 混合比例愈接近0.5, 则混合群体连锁不平衡值非线性部分的作用愈明显, 这样的混合群体在基因高解析度定位研究中的应用价值也愈大.     

水稻白穗突变体基因的鉴定和染色体定位

从一个水稻籼粳交F₆后代自然群体中获得1例白穗突变体, 其成熟植株基部少数叶片中脉呈现白色, 抽穗后穗粒内外稃和枝梗均表现白色. 用突变体作母本与一粳稻恢复系品种制7杂交, 获得一个F₂分离群体. 初步的遗传分析表明, 该突变属单基因隐性性状. 利用已定位的微卫星标记进行连锁分析, 发现该基因位于水稻第1染色体上. 进一步根据已完成的水稻基因组序列寻找微卫星位点, 连锁分析显示, 该基因位于微卫星标记SSR101和SSR63.9之间, 分别相距2.3和0.8 cM; 并与微卫星标记SSR17呈共分离. 该基因暂定名为wp(t).     

水稻条纹窄叶突变体nsl1的形态和生理分析及基因定位

水稻(Oryza sativa L.)叶形和叶色直接影响光能利用,最终影响其产量和品质,是水稻重要的农艺性状.通过甲基磺酸乙酯诱变籼稻缙恢10号发现了1个遗传稳定的水稻条纹窄叶突变体,暂命名为nsl1.nsl1在苗期叶片呈浅白色,拔节期后出现平行于叶脉分布的白色条纹,而且其叶片显著窄于野生型缙恢10号.nsl1突变体的白色条纹部位细胞内部叶绿体严重解体,叶绿素含量显著下降.荧光参数F0,Fv/Fm,?PSⅡ,qP和ETR均显著低于野生型,光合效率显著降低.nsl1的叶形叶色及生理的变化最终引起nsl1突变体株型矮小和产量相关性状的明显减小.该条纹窄叶性状受一对单隐性核基因控制,被定位于第3染色体长臂InDel 16与InDel 12之间,物理距离为204 kb,在该区域尚未发现与已报道的叶色或窄叶相类似的基因.本研究为NSL1基因克隆和功能分析奠定了良好基础.     

水稻茸毛基因GL6的遗传学分析与精细定位

叶片表面茸毛是水稻形态学特征上的一个重要农艺性状,对水稻的生长及生理特性有着重要的影响.应用叶片具有茸毛特征的水稻品种75-1-127,无茸毛水稻品种明恢63,光身稻品种Lemont,9311分别杂交产生F1及F1自交产生的F2群体对水稻茸毛基因进行遗传学分析,结果表明,水稻茸毛性状为一对细胞核基因控制的显性性状.应用75-1-127/明恢63的F2隐性分离群体,结合分离群体分析法(BSA)和隐性群体分析法(RCA),并通过Mapmaker3.0/MapDraw软件分析,将水稻茸毛基因GL6初步定位在水稻第6号染色体上,位于SSR标记RM20491和RM20547之间,且两标记与该茸毛基因的相对遗传距离分别为7.2和2.2cM.进一步构建大的F2分离群体并同时挖掘新的SSR标记及插入缺失InDel标记用于茸毛基因GL6的精细定位,将茸毛基因GL6精细定位在插入缺失标记InDel-106和InDel-115之间,且两标记与该茸毛基因的相对遗传距离分别为0.3和0.1cM,结合GeneBank数据库分析,在该精细定位区域内,对应粳稻日本晴和籼稻9311的物理距离分别为79和116.82kb,分别注释有7个和8个预测基因,为进一步的基因克隆和功能研究奠定了基础.     

水稻早衰突变体w14的生理学特性分析及其基因的精细定位

水稻叶片早衰对水稻的产量及品质均有重要影响,研究早衰的机理对于延缓衰老和选育良种具有重要意义.本文以甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfone,EMS)诱变野生型粳稻品种云引(Yunyin,YY)获得的水稻早衰突变体w14为材料,研究了早衰突变体全生育期的生理及组织亚显微结构的变化.研究结果表明,突变体从分蘖盛...     

水稻籼粳杂种不育基因座Sc的遗传图和物理图精细定位

杂种不育是水稻籼粳亚种间杂种优势利用的主要障碍.为了克隆1个籼粳杂种不育基因Sc,利用分子标记和近等基因系杂交产生的F2群体对Sc座位进行了精细定位.初步的连锁分析结果表明,Sc座位与第3染色体的4个分子标记以RM218-RG369-Sc-RG227-RG391的关系连锁,其中RG227与Sc座位之间的遗传距离为0.07 cM.用RG227为起始探针筛选籼稻的TAC基因组文库,并通过染色体步移构建了一个覆盖Sc座位的跨度约320kb的克隆重叠群.对可能覆盖Sc的2个TAC克隆M45E14和M90J01进行了部分测序.用TAC克隆序列和RG227序列搜索水稻基因组序列数据库,锚定了粳稻BAC克隆OSJNBb0078P24(148kb)序列.通过比较TAC和BAC克隆的序列,在Sc座位区域发展了6个新的基于PCR的标记.用这些标记进一步把Sc座位定位在一个约46kb的区域内.从定位结果推测该BAC克隆和TAC克隆M45E14包含Sc基因.基因预测分析显示,在此46 kb区域内有6个预测的ORF.     

水稻窄叶白化突变体nul1的鉴定与基因定位

叶片是作物进行光合作用的重要器官,其发育包括叶色和叶形两部分,研究水稻叶片的发育机理对于提高水稻产量和品质具有重要的意义.本研究利用EMS诱变水稻籼型恢复系缙恢10号,获得了一个窄叶白化突变体nul1(narrow and upper-albino leaf1).田间种植情况下,nul1叶片全生育期均变窄,且叶片正面白化、背面绿色正常,叶绿素含量显著下降.nul1叶片变窄主要是次叶脉数减少造成的.与野生型相比,nul1生育期延迟约8天左右,有效穗、结实率和千粒重等农艺性状显著或极显著下降.遗传分析表明,窄叶和叶片正面白化性状共分离,受同一隐性核基因控制,利用分子标记最终将调控基因Nul1定位在第7染色体长臂Indel标记Ind07-1与SSR标记RM21637之间,物理距离仅75kb,包含8个预测基因,为下一步基因的克隆和功能研究奠定了基础.     

水稻半矮秆基因sd-g的精细定位

矮秆基因的发掘、研究和利用是水稻株型改良育种和植物生长发育分子生物学研究的重要基础. 利用新桂矮双矮与02428杂交产生的F₂群体对sd-g进行了精细定位. sd-g基因首先被定位在水稻第5染色体上微卫星标记RM440和RM163之间, 遗传距离分别是0. 5和2.5 cM. 为了进一步精细定位sd-g基因, 利用已经公布的水稻基因组序列, 在sd-g基因附近区域寻找微卫星序列并发展新的标记, 在RM440和RM163之间发展了9个微卫星标记. sd-g基因被进一步定位在SSR5-1和SSR5-51之间, SSR5-1与sd-g之间距0. 1 cM, SSR5-51与sd-g之间相距0. 3 cM, 而SSR418与sd-g表现为共分离. 以此为基础, 构建覆盖sd-g基因区域的BAC重叠群, sd-g基因被定位在AC105319约85 kb的区段上, 这为sd-g基因的图位克隆奠定了基础.     

一个水稻动态窄叶突变体的鉴定和基因定位

叶片形态是作物的重要性状, 阐明控制作物叶片形态的遗传机理有助于在作物育种中性状的改良, 提升作物的产量潜力. 本研究通过辐射获得一个水稻动态窄叶突变体(暂命名为dynamic narrow leaf 1, dnl1). 形态鉴定表明, 与野生型品种93-11相比, dnl1在苗期叶片显著变窄、变短, 而成熟期无显著差异; 同时, dnl1抽穗期延迟, 株高变矮, 籽粒数减少, 结实率降低. 遗传分析表明窄叶性状受1对隐性基因控制, 基因初步定位表明Dnl1位于第1染色体长臂的d15和d20标记之间, 遗传距离分别为0.9和2.2 cM. 进一步利用已经公布的SSR标记和发展的STS标记将其定位于STS标记M1-Z47和M1-Z42之间, 与d17, M1-Z41, M1-Z43及M1-Z49共分离, 物理距离为172 kb, 为克隆Dnl1奠定了基础.     

水稻包穗突变体esp2 的遗传分析与基因精细定位

水稻的包穗现象主要是由倒一节间缩短造成的. 阐明包穗形成的分子机制, 对解决水稻不育系的包穗问题, 创造水稻新种质具有重要意义. 我们在籼稻品种明恢86 的组织培养后代中获得了1 个包穗突变体, 命名为esp2(enclosed shorter panicle 2), 其穗部被剑叶叶鞘完全包裹, 倒一节间几乎完全退化, 而其余各节间长度则没有明显改变. 遗传分析表明, esp2 受一对隐性基因控制, 能稳定遗传且不受遗传背景的影响. 显然, ESP2 是控制水稻倒一节间发育的一个关键基因. 利用esp2 与粳稻品种秀水13 杂交的F₂ 群体以及SSR 和InDel 标记, 将ESP2 精细定位在1 号染色体短臂末端一个14 kb 的区域内. 根据水稻基因组序列的注释, 该区域内只存在1 个完整的基因, 亦即一个假定的磷脂酰丝氨酸合成酶(putative phosphatidylserine synthase)基因. 对野生型和突变体的测序分析结果表明, 该基因内部插入了一个5287 bp 的反转座子序列. 因此, 我们将该基因作为ESP2 的候选基因. 本研究结果为ESP2 基因的克隆和功能分析奠定了基础.     

水稻稀穗突变体的遗传分析及基因的精细定位

水稻稀穗突变体lax影响花序发育的主要特征是: 穗轴上能形成正常的一次、二次枝梗, 侧生小穗的发育被完全阻断, 只在枝梗的顶端发育形成单个小穗, 且小花呈多种异常变异. 突变体与粳稻品种W11杂交获得F₂分离群体. 以该F₂分离群体为基础, 根据水稻基因组序列设计微卫星引物和CAPS标记, 并进行连锁分析, 将稀穗基因定位在水稻第1染色体长臂的CAPS标记HB2和微卫星标记MRG4389之间, 与两标记间的距离均为0.14 cM, 与CAPS标记LZ1共分离. RT-PCR分析结果显示, 在稀穗突变体中与花器官发育相关的B功能基因OsMADS2, OsMADS4, OsMADS16 以及C功能基因OsMADS3的转录水平明显下降, 而A功能基因 RAP1A的转录水平未受到影响.     

携带主效落粒基因的水稻染色体片段代换系Z481的鉴定及和SH6(t)定位

落粒性是水稻非常重要的农艺性状,适度落粒有利于减少产量损失和水稻机械化收割,提高生产效率.因此鉴定落粒基因对水稻生产具有重要意义.本研究以日本晴为受体亲本、优良恢复系R225为供体亲本,采用高代回交和SSR标记辅助选择相结合的方法,鉴定了一个携带易落粒主效单基因的水稻染色体片段代换系Z481.Z481含有4个染色体代换片段,位于第1,3,6染色体上,其代换片段长度分别为8.30,6.17,3.12和10.79 Mb,平均为7.10 Mb.与受体日本晴相比,Z481的株高、穗长、倒一节间长、倒二叶宽显著降低,剑叶宽和结实率显著增加,其他重要农艺性状如叶长、有效穗数、每穗粒数和千粒重均无显著差异.扫描电子显微镜观察表明Z481的护颖和枝梗之间的离层在成熟时期已被完全降解,而日本晴的离层完整,在细胞学上解释了Z481易落粒性产生的原因.进一步利用日本晴与Z481杂交产生的F_1和F_2群体对易落粒基因进行了遗传分析和分子定位.该易落粒性状受单基因隐性调控,最终将该基因定位于第6染色体RM253和ZTQ53之间824 kb的区域,暂命名为SH6(t).目前,在第6染色体尚无落粒基因克隆的报道.由于染色体片段代换系除代换片段外与受体亲本的遗传背景一致,且Z481易落粒遗传行为简单,基本未携带育种不利性状.因此,本研究无论对SH6(t)的克隆,还是进行基因聚合育种培育适度落粒新品种均具有重大利用价值.     

水稻叶片显性早衰突变体psl3的遗传分析与基因精细定位

衰老是一个主动的过程,包括细胞结构、新陈代谢、基因表达有序发生变化,对植物生存繁衍具有积极的意义,但早衰则对农业生产会产生重要影响,不利于经济性状的获得,研究早衰的分子机理具有重要的意义.利用甲基磺酸乙酯诱变恢复系缙恢10号获得了一个叶片早衰突变体,5叶期前叶片正常绿色,从6叶至剑叶每张叶片从叶尖到叶基部逐渐衰老,叶绿体膜结构破坏、光合色素含量和光合能力及可溶性蛋白含量显著下降,SOD酶活性异常.遗传分析显示该突变性状受一显性单基因控制,暂命名为psl3(presenescing leaf3).利用分子标记将PSL3基因定位于第7染色体标记c7sr1与ID10之间,物理距离为53.5kb,为该基因的图位克隆奠定了基础.     

水稻幼穗分化受阻突变体lhd的遗传分析与基因定位

从圭630/台湾粳的F₁花药培养后代群体中发现了水稻幼穗分化受阻突变体lhd(leafy head), 其植株明显矮化, 叶片细小且丛生, 始终停留在营养生长阶段. 遗传分析表明, lhd受一对隐性基因控制, 该突变基因拟命名为lhd (t). 显然, LHD(t)是控制花序分化的关键基因. 以lhd杂合体与明恢77和京花8号杂交, 建立了2个F₂群体. 在与京花8号杂交的F₂群体中, 部分lhd植株表现出“中间类型”, 说明遗传背景会影响突变性状的表现. 利用已公布的水稻RM系列SSR标记及自行设计的SSR标记, 结合BSA和突变株(共498株)分析, 将LHD(t)基因定位在第10染色体长臂端, 其中标记SSR1, RM269, RM258, RM304和RM171位于一侧, 与LHD(t)的图距分别为6.4, 16.6, 18.4, 22.2和26.3 cM; SSR4和SSR5位于另一侧, 与LHD(t)的图距分别为0.6和2.2 cM. 该结果为进一步对LHD(t)的克隆和表达研究奠定了基础.     

水稻早衰叶突变体基因psl1的遗传分析和精细定位

植物叶片是最主要的光合作用器官. 作物叶片生长、发育和衰老的分子机理研究与提高作物产量形成密切相关. 利用水稻中花11号经Co⁶⁰辐射产生的早衰叶突变体分别与南京6号和南京11号杂交的F₁及其衍生的F₂群体, 对早衰叶突变体进行了遗传分析和基因定位. 结果表明, 该早衰叶突变体是由一隐性核基因psl1控制, 利用SSR标记把psl1定位在水稻第2染色体上. 利用已经公布的水稻基因组序列, 在该基因附近区域发展了34对新的STS标记, 对psl1进行了精细定位. 以此为基础, 构建了覆盖psl1区域的BAC重叠群, 并把目标基因定位在一个约48 kb 的区段上, 为最终克隆目标基因奠定了基础.